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能源危机已成为人们日益关注的问题之一,氢能作为一种丰富、清洁、可再生和高效的能源,能够有效的解决这一难题。为了实现氢能的实际化规模应用,寻找一种有效的储氢方式尤其关键且极具挑战性。镁氢化物MgH2由于具有高的储氢容量(7.66 wt.％)和低的制造成本已然成为最具前景的储氢材料之一。然而,MgH2高的热力学稳定性和低的吸放氢动力学性质,严重阻碍了它成为一种理想的储氢材料。研究表明,掺杂第三种元素能够有效的改善其热力学稳定性和吸放氢动力学性质。本论文通过基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算研究了 Ae6Mg7H26(Ae=Ba,Sr)和双掺杂体系(Mg,Al,Y)H2的结构和电子特征,揭示了掺杂其它元素对于改善MgH2热力学稳定性的内在机理。从而,为指导掺杂其它元素改善MgH2热力学稳定性提供了理论依据。论文的主要内容概括如下: （I)采用第一性原理计算研究了 Ae6Mg7H26(Ae=Sr,Ba)的结构和成键性质。优化的晶格常数与实验值相一致。虽然,体系BaeMg7H26中B a-H键比体系Sr6Mg7H26中S r-H键长。但是,因为B a多面体比S r多面体具有更高的对称性和更多的配位数,所以Ba多面体具有更高的稳定性。随后计算的形成焓也显示体系BaeMg7H26比体系S r^M g v h更加稳定,表明H原子更加容易从体系S&Mg7H26中释放。电子结构计算结果表明,Ae6Mg7H26(Ae=Sr,Ba)均具有非金属特征,价带主要是由H-s态组成。Ae6Mg7H26(Ae=Sr,Ba)中Ae-H(Ae=Sr,Ba)键主要呈现共价性,也伴随一定离子特征。由于Ba-H键比Sr-H键具有更加明显的共价特征,所以Ba-H键比Sr-H键更加稳定。研究结果揭示了 Ae6Mg7H26(Ae=Sr,B a)体系的结构和成键的内在机制。 （I I)采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算研究了 A l和Y双掺杂MgH2体系的结构特征,揭示了 A l和Y双掺杂降低MgH2热力学稳定性的微观机理。根据电子总能最低原则,首先确定了掺杂元素Al和Y的替代位置。其次,计算的掺杂体系形成焓和替代能,结果表明掺杂元素Al结合Y进行共掺杂更容易形成掺杂退稳体系。进而计算了退氢能,结果表明双掺杂(Mg,Al,Y)H2体系中H原子更为容易释放,其主要原因是掺杂元素Y与Mg和Al有强烈的合金化趋势,从而减弱了金属原子与H原子的相互作用。最后,计算的电子态密度,结果表明由于掺杂元素Y与 Al和M g有相互作用,弱化了 M g-H键的强度,因而双掺杂体系(Mg,Al,Y)H2中M g-H键断裂更加容易,有利于H原子的释放。所以,MgH2中双掺杂Al和Y比单掺杂Al更能有效地弱化Mg和H的相互作用,达到体系退稳并容易释放氢的目的。